ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы АДАПТИВНОЕ ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РТК из "Адаптивные робототехнические комплексы " Рассмотрим основные цели, задачи и принципы управления РТК при различной степени информированности относительно динамических характеристик и условий эксплуатации. В рамках такого информационного подхода к управлению легко выявить недостатки программного управления и обосновать необходимость перехода к адаптивному управлению при функционировании РТК в недетерминированной производственной обстановке. [c.58] Для решения технологических задач, возложенных на РТК, необходимо обеспечить целенаправленные движения всех исполнительных механизмов с соблюдением требуемой ориентации рабочих органов и инструментов, диктуемые заданным технологическим процессом. Иными словами, нужно сначала по заданее запланированной последовательности технологических операций построить соответствующие программные движения (ПД) исполнительных механизмов РТК, а затем обеспечить такое управление этим ПД, чтобы переходные процессы удовлетворяли заданным требованиям по точности, быстродействию и т. п. Эти задачи решаются цифровыми и адаптивными системами программного управления. [c.58] Цифровые системы программного управления широко применяются в РТК первого поколения. Гибкость и целенаправленность управления в них достигается за счет предварительного программирования движений исполнительных механизмов. Методы и средства такого априорного программирования описаны в предыдущей главе. Поэтому ниже будем исходить из того, что требуемые ПД, обеспечивающие выполнение запланированных технологических операций, уже построены. [c.58] Задача управления ПД заключается в фактической обработке ПД с заданной точностью путем алгоритмического синтеза и программно-аппаратной реализации соответствующего закона управления РТК. В простейшем случае этот закон строится непосредственно по ПД как функция времени, поэтому в принципе для его реализации нужен только один датчик — таймер. При таком жестком программном управлении система управления РТК строится по разомкнутой схеме в режиме программирования (обучения) в ее память вводится ПД в рабочем режиме включаются приводы, реализующие программное управление. В этом заключается сущность принципа программного управления. Жесткий характер управления по этому принципу сильно ограничивает возможности РТК первого поколения. [c.58] Допустимым управлением называется любой закон изменения управляющих воздействий и (), удовлетворяющий ограничению (3.3). Управляемые движения РТК являются решением системы дифференциальных уравнений динамики (3.1) при заданном допустимом управлении. С формальной точки зрения реальное движение РТК описывается вектор-функцией х (t) = X (t, tg, Хд, и, л), где Хд — состояние РТК в начальный момент времени tg. Если это движение удовлетворяет ограничению на состояния (3.2), то оно является допустимым. [c.60] Явный вид оператора управления U и подпространства управляемости Рр для конкретных типов роботов и технологического оборудования РТК будет приведен в последующих главах (см. также работы [107, 117, 119]). [c.60] Новая система ограничений (3.2), (3.8), (3.4), (3.5) в сочетании с уравнением динамики РТК в разрешенной относительно управления форме (3.7) представляет собой обобщенную динамическую модель РТК- Эта модель играет важную роль не только при построении и оптимизации ПД РТК, но и при синтезе законов программного и адаптивного управления с учетом динамических особенностей РТК. Из свойств модели следует, что ПД Хр (/) должно удовлетворять ограничениям (3.2), (3.8). [c.61] Задача программного управления заключается в синтезе такого закона управления, который обеспечивает точное осуществление или стабилизацию заданного ПД Хр (/). Зная Хр (/), легко найти программное управление как функцию времени, Для этого нужно в управлении (3.1) положить л (/) = О и сделать подстановку л = Xp t), X = Xp t). В результате получим уравнение для определения программного управления Up ( ). [c.61] Подставляя (3.9) в (2.66), убеждаемся, что совпадение реального движения X (/) и ПД Хр (t) возможно лишь при выполнении весьма жестких условий. Первое из этих условий — отсутствие неконтролируемых возмущений я (г ). Второе условие заключается в совпадении Хр с начальным состоянием Хо РТК, т. е. [c.61] Наконец, третье условие требует полной информации о дрейфе параметров i (/). [c.61] Реализация гибких законов управления ПД вида (3.11) и (3.12) требует знания параметров РТК. Однако на практике эти параметры обычно не только неизвестны, но и могут дрейфовать непредсказуемым образом в широком диапазоне, определяемом ограничением (3.4). [c.62] Внешние постоянно действующие возмущения я (/), существенно влияющие на точность отработки ПД, также неизвестны и не могут быть измерены датчиками информационной системы РТК. Априорные сведения о внешних возмущениях задаются ограничением (3.5). [c.62] Класс неопределенности условий функционирования РТК в целом определяется множествами и Q . Чем шире диапазон неконтролируемых изменений параметров и возмущений л, тем шире класс неопределенности. Для многих РТК, работающих в составе ГАП, можно определить в явном виде класс неопределенности, характеризующий фактическую вариативность и недетерминированность производственной обстановки. [c.62] В подобных нестационарных условиях с неопределенностью воспользоваться синтезированными законами программного управления, строго говоря, нельзя. Если все же использовать эти законы, предварительно заменив в них неизвестные параметры некоторыми правдополобными оценками т, то в замкнутой двигательной системе РТК возникнут неконтролируемые параметрические возмущения. Действие этих возмущений (в сочетании с начальными и постоянно действующими внешними возмущениями) может привести к нежелательным динамическим эффектам — снижению точности отработки ПД, автоколебаниям или неустойчивости. [c.62] Характерной чертой адаптивных систем управления является то, что недостаток априорной информации и неконтролируемый дрейф параметров компенсируется в них надлежащей обработкой сенсорной информации, поступающей от информационной системы РТК- Для обработки этой информации служат алгоритмы адаптации, осуществляющие самонастройку параметров закона управления, а также коррекцию ПД. [c.63] Наличие развитых средств очувствления и связанных с ними алгоритмов адаптации принципиально отличает адаптивные системы управления РТК от систем программного управления, описанных в предыдущей главе. Благодаря этим средствам й алгоритмам осуществляется автоматическое приспособление РТК к недетерминированным и изменяющимся условиям эксплуатации. [c.63] Характерной чертой неравенств (3.13) является то, что в каждый момент времени t известно лишь текущее значение функции Ф (т, f), но не будущие ее значения. Последние зависят от будущего выбора оценок и управляющих воздействий, поэтому алгоритм адаптации должен находить решение заранее не заданных эстиматорных неравенств. [c.64] Цель адаптивного управления зависит от режима эксплуатации РТК. Анализ технологической задачи с позиций теории управления позволяет выделить следующие типовые режимы стабилизация ПД, терминальное управление и самонаведение. [c.65] Цель управления в режиме стабилизации заключается в отслеживании ПД с заданной точностью е сразу или по прошествии некоторого времени переходного процесса Тр = ip — т. е. [c.65] Вернуться к основной статье